P～S解析法在CFG樁復(fù)合地基極限承載力計算中的應(yīng)用

王于剛

（陜西水環(huán)境工程勘測設(shè)計研究院 陜西 西安 710018）

1 概述

CFG樁，是在碎石樁基礎(chǔ)上加以改進而發(fā)展起來的，它是由水泥、粉煤灰、碎石、石屑或砂加水拌和形成的高黏結(jié)性強度樁，樁和樁間土、褥墊層一起形成復(fù)合地基。因該法具有振沖擠密和置換作用、承載力提高幅度大、地基變形小等特點，已成為應(yīng)用較廣泛的常用地基處理措施。

CFG樁的處理效果必須對處理后的地基進行現(xiàn)場檢驗，檢測內(nèi)容有承載力、地基處理質(zhì)量和均勻性、復(fù)合地基增強體的質(zhì)量等。復(fù)合地基承載力檢測值或計算值是評價地基處理措施、處理效果的重要指標。

目前，CFG復(fù)合地基承載力的計算方法很多，而現(xiàn)場靜載荷試驗無疑是比較可靠、最直接的方法，其中如何應(yīng)用樁的試驗資料（如P～S關(guān)系，其中P、S分別為樁頂荷載和沉降）來正確評價和確定樁的承載力一直是樁基研究工作的一個重要課題。

2 P～S解析法

影響樁承載能力的因素很多，要建立一個包括所有因素在內(nèi)的承載力計算模式是不現(xiàn)實的。而建立在現(xiàn)場原位靜載試驗的P～S表達式解析法，因其人為干擾小，取值標準統(tǒng)一，誤差可量化，預(yù)測效果比較好，尤其是便于采用計算機來分析大量的靜載荷試驗資料，可大大減少工作量和計算時間。

當靜載荷試驗加至CFG樁或復(fù)合地基破壞情況下，得到的曲線相對比較完整，其靜載試驗結(jié)果的P～S關(guān)系曲線綜合反映了各種因素對樁的影響。

因此，本文采用P～S表達式解析法計算復(fù)合地基承載力。

2.1 P～S表達式解析法的計算模型

當試驗未加載至復(fù)合地基破壞時，得到的P～S曲線相對不完整，因此合理地利用試樁資料來確定復(fù)合地基極限承載力就顯得十分重要了。P～S表達式解析法采用的典型計算模型主要有：雙曲線模型、指數(shù)曲線模型和灰色預(yù)測模型。

雙曲線模型是一種確定極限承載力的方法，又稱斜率倒數(shù)方法[4][5]，是在工程實際中用得比較廣泛的一種方法，因為它可以化成線性形式：

式中，P——樁頂荷載，kN；

S——樁頂沉降，mm；

a、b——常數(shù)，確定參數(shù)、時可用最小二乘法求出比較方便。

令y=S/P，x=S則上式可演變?yōu)榫€性方程：

y=ax+b

按最小二乘法原理，求出式中的參數(shù)a，b。則極限承載力為：

該方法具有要求數(shù)據(jù)少、計算簡單而嚴密、精度高等特點，可以利用已知數(shù)據(jù)對單樁的豎向抗壓極限承載力進行預(yù)測，為靜載荷試驗提供了可行的預(yù)測工具，已成為復(fù)合地基承載力計算的常用模型。

2.2 實例工程應(yīng)用

某房建工程，場地地貌單元為黃河沖積平原，地形比較平坦，地層起伏較大。地層主要由粉土、粉質(zhì)粘土、粗砂及粉砂組成，第4層粉土為液化土層，液化等級為輕微。場地類別為Ⅲ類，建筑場地特征周期為0.45s，本場地應(yīng)屬對建筑抗震的不利地段。地基采用素混凝土樁（CFG樁）處理，設(shè)計總樁數(shù)1219根，有效樁長10.5m，樁徑400mm，樁間距1200mm×1200mm，以正方形和三角形布置。第⑧層粉細砂層為樁端持力層，樁頂標高-5.93m，樁底標高-16.43m，樁身強度C20砼。要求處理后的復(fù)合地基承載力特征值≥380kPa。

2.2.1 試驗裝置和方法

采用堆重平臺反力裝置，油壓千斤頂加載。本次復(fù)合地基載荷試驗壓板采用1.2m×1.2m正方形鋼板，荷載采用安裝在千斤頂上的油壓傳感器測定，沉降量采用安裝在基準梁上的位移傳感器測定。

加荷方法按照《建筑地基處理技術(shù)規(guī)范》（JGJ79-2012）規(guī)定的慢速維持荷載法進行，試驗步驟為加載、分級記讀數(shù)據(jù)、終止加荷、卸荷。

圖1 復(fù)合地基靜載荷試驗裝置示意圖

表1 單樁復(fù)合地基靜載荷試驗結(jié)果

加荷：分8級加載，按最大加載量760kPa計算，每級荷載95kPa。

分級記讀：每級加荷前后各讀記承壓板沉降一次，以后每半小時讀記一次，達到相對穩(wěn)定標準后，加下一級荷載。

終止加荷：達到終止加荷條件時，終止加荷。

卸荷：分4級等量進行，每卸一級，間隔半小時讀記回彈量，待卸完全部荷載后間隔三小時讀記總回彈量。

2.2.2 雙曲線模型應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場的試驗樁布設(shè)，選取了7個試驗點進行了單樁的載荷試驗，試驗結(jié)果見表1。

利用表達式解析法來求各個工程場地CFG樁的地基極限承載力，先將野外現(xiàn)場試驗記錄送入計算機進行數(shù)據(jù)處理，用雙曲線模型計算出各自相應(yīng)的復(fù)合地基極限承載力，1號～7號七個試驗點的單樁復(fù)合地基承載力特征值均為380kPa。故該場地復(fù)合地基承載力特征值為380kPa，滿足工程要求。

同時，本文對實際工程中若干未做到極限階段的試樁做了推測計算，對部分CFG樁復(fù)合地基承載力靜載試驗實測值與雙曲線計算模型值進行了對比分析，計算的誤差是較小的，效果是理想的。

3 結(jié)語

根據(jù)現(xiàn)場的單樁原位試驗數(shù)據(jù)，利用解析法中的雙曲線模型，計算得到場地的復(fù)合地基承載力，并與實際工程中的靜荷載試驗實測值進行了對比分析，表明雙曲線模型計算結(jié)果合理，能通過試驗樁的檢測結(jié)果較好地反映CFG樁地基處理效果及質(zhì)量，為下步工程施工把好基礎(chǔ)質(zhì)量關(guān)。陜西水利

[1]龔曉南．地基處理手冊（第三版）[M]．中國建筑工業(yè)出版社，2007.6．

[2]王恩遠，吳邁.工程實用地基處理手冊[M]．中國建材工業(yè)出版社，2005.7．

[3]建筑地基處理技術(shù)規(guī)范（JGJ79—2012）[S]．2012.8．

[4]安新正.邯鄲地區(qū)粉噴樁復(fù)合地基承載力可靠度分析與研究[D].華北水利水電學(xué)院，2005．[5]趙國藩，曹居易，張寬權(quán).工程結(jié)構(gòu)可靠度[M].大連：水利電力出版社，1984．